Você sabe a regra de três?

Universidade Estadual de Maringá - Departamento de Matemática
Cálculo Diferencial e Integral: um KIT de Sobrevivência
c Publicação Eletrônica do KIT
http://www.dma.uem.br/kit
Você sabe a regra de três?
Doherty Andrade
Regra de três Simples e Compostas
Sumário
1 Introdução
1
2 Exemplos: grandezas diretamente proporcionais
4
3 Exercı́cios: criando habilidades
5
4 Grandezas Inversamente Proporcionais
6
5 Exemplos: grandezas inversamente proporcionais
8
6 Exercı́cios: criando habilidades
9
1
Introdução
Os conceitos de razão, proporção e como consequência as aplicações aos juros simples, nos
ajudam a resolver problemas importantes. O método chamado regra de três é uma importante técnica que não pode ser desprezada. Embora importante, esse é um assunto elementar,
em nı́vel de sexta série e, portanto ao alcance de todos.
Vamos então, aos conceitos básicos necessários para o completo entendimento do assunto.
Chamamos de grandeza a tudo o que pode ser medido. São exemplos de grandezas,
tempo, massa, velocidade, distância, temperatura etc.
Chamamos de razão entre dois números ao quociente entre eles. Por exemplo, a razão
8
entre 8 e 2 é 4, pois = 4. No nosso vocabulário empregamos muitas vezes o conceito de
2
razão. A palavra razão tem origem na palavra latina ratio e significa divisão.
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2
De cada 100 brasileiros, apenas 3 lêem jornais regularmente. A razão entre a quantidade
100
de brasileiros e de leitores de jornais é
.
3
Outros exemplos em que aparece o conceito de razão:
i.
Escala: é a razão entre o comprimento apresentado em um desenho ou maquete e o
comprimento correspondente real, ambos expressos na mesma unidade de medida.
ii.
Velocidade: é a razão entre a distância percorrida e o tempo gasto em percorrê-la.
iii.
Densidade demográfica: é a razão entre o número total de habitantes e a área
da região.
iv.
Consumo médio de combustı́vel: é a razão entre a distância percorrida e a quantidade de combustı́vel gasto em percorrê-la.
v.
Gramatura de papel: é a razão entre a massa do papel e a área do papel.
Diariamente, muitas vezes sem nos dar conta disso, estamos comparando grandezas. Vejamos
alguns exemplos:
1.
Se o litro da gasolina custa R$2,50, então dez litros custam R$25,00. Note, pela
tabela, que aumentando a quantidade de gasolina a ser comprada, o preço também
aumenta.
Qtdade de gasolina Preço a ser pago
1
2,50
2
5,00
4
10,00
8
20,00
10
25,00
Vemos que dobrando a quantidade litros de gasolina, dobramos também o preço a ser
pago. Aqui as grandezas comparadas foram o preço da gasolina e litros. Note que a
razão entre duas quantidades de gasolina e a razão entre seus respectivos preços é a
mesma. Vejamos, tomemos como exemplo as seguintes quantidades
Qtdade de gasolina Preço a ser pago
4
10,00
8
20,00
Assim, temos
1 10
1
4
= e
= .
8
2 20
2
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2.
3
Se um operário em um dia de trabalho constrói um muro de 3 metros de comprimento,
então (nas mesmas condições) para construir um muro de 24 metros ele precisará de
8 dias. Note, pela tabela, que ao aumentarmos o tempo de trabalho, aumentamos
também o comprimento do muro.
Dias de trabalho
1
2
4
8
Comprimento do muro
3
6
12
24
Aqui as grandezas comparadas foram o tempo de trabalho e o comprimento do muro.
Note que a razão entre duas quantidades de dias de trabalho e a razão entre os
respectivos comprimentos do muro é a mesma. Tomemos como exemplo as seguintes
quantidades
Dias de trabalho comprimento do muro
1
3
4
12
Assim, temos
1
1
3
1
= e
= .
4
4 12
4
Dizemos que duas grandezas são diretamente propocionais quando a razão entre
os valores da primeira grandeza é igual a razão entre os valores correspondentes da
segunda grandeza.
Assim, no exemplo 1), a grandeza quantidade de gasolina e preço são grandezas diretamente proporcionais, pois dois valores quaisquer correspondentes dessas grandezas
possuem a mesma razão, igual (nesse caso) a 21 .
No exemplo 2), a grandeza dias de trabalho e o comprimento do muro são grandezas diretamente proporcionais, pois dois valores quaisquer correspondentes dessas
grandezas possuem a mesma razão, igual (nesse caso) 41 .
Chamamos de proporção a igualdade entre duas razões. Assim, nos exemplos 1) e 2)
temos dois exemplos de proporção.
Em uma proporção
c
a
= ,
b
d
a e d são denominamos extremos, b e c denominados meios.
Por propriedade dos números racionais temos
c
a
= ⇔ ad = bc.
b
d
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4
Em palavras temos o seguinte:
Propriedade Fundamental: Em uma proporção, o produto dos meios é igual ao produto
dos extremos.
Segue dessa propriedade, se conhecemos três números de uma proporção, então o quarto
é facilmente calculado. Vem dessa propriedade o nome Regra de Três.
Tomemos o seguinte exemplo:
4
8
= .
3
x
Utilizando a Propriedade Fundamental, temos que
4
8
24
= ⇔ 4x = 8 × 3 ⇔ x =
⇔ x = 6.
3
x
4
Até aqui você viu os seguintes conceitos: grandezas, razão, grandezas diretamente proporcionais, proporção, regra de três. Revise-os e tenha certeza de que os entendeu.
2
Exemplos: grandezas diretamente proporcionais
Já temos todos os elementos necessários para resolver problemas simples envolvendo grandezas diretamente proporcionais.
Primeiro exemplo: Se o litro da gasolina custa R$2,50, então quanto custam doze litros?
Vamos denominar por x o preço de 12 litros de gasolina. Assim, temos os seguintes dados:
Qtdade de gasolina Preço a ser pago
1
2,50
12
x
Primeiro note que as grandezas envolvidas são diretamente proporcionais. Como há
igualdade entre a razão entre os preços de gasolina e a razão entre os valores correspondentes
a serem pagos, temos a seguinte proporção
2, 5
1
=
.
12
x
Resolvendo essa proporção, obtemos a equação x = 12 × 2, 5 = 30, 0. Assim, por 12 litros
de gasolina deve ser pago R$30,00.
Segundo exemplo: Se um operário em um dia de trabalho constrói um muro de 3 metros
de comprimento, então (nas mesmas condições) em quanto tempo ele construirá um muro
de 24 metros?
Vamos denominar por x o tempo que o operário leva para construir um muro de 24
metros. Temos a seguinte tabela:
Dias de trabalho comprimento do muro
1
3
24
x
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5
Primeiro note que as grandezas envolvidas são diretamente proporcionais. Como há igualdade entre a razão entre os dias gastos na construção e os valores correspondentes aos
comprimentos, temos a seguinte proporção
1
3
= .
x
24
Resolvendo essa proporção, obtemos a equação 3x = 24 e portanto x = 8. Assim, em 8
dias de trabalho, o operário constrói um muro de 24 metros.
Terceiro exemplo: Três amigos, João, Pedro e Miguel montaram um oficina mecânica.
João entrou com R$15.000,00, Pedro com R$ 30.000,00 e Miguel com R$ 45.000,00 na sociedade. Depois de seis meses obtiveram R$ 60.000,00 de lucro. O lucro deve ser dividido,
entre eles, proporcionalmente ao valor investido. Quanto cada um deve receber?
Vamos denotar por x, a parte do lucro recebida por João; y a parte do lucro recebida
por Pedro e por z a parte do lucro recebida por Miguel. Assim, tem-se x + y + z = 60.000.
Como a divisão deve ser proporcional ao capital investido, temos
y
z
x
=
=
= k,
15.000
30.000
45.000
onde k é o valor comum das razões. Segue que x = 15.000k, y = 30.000k e z = 45.000k.
Assim, como x + y + z = 60.000 podemos escrever
15.000k + 30.000k + 45.000k = 60.000
90.000k = 60.000
60.000
k =
90.000
2
.
k =
3
x
2
Logo, para João temos
= e portanto, pela regra de três, x = R$10.000, 00. Para
15.000
3
y
2
Pedro, temos
= e assim, pela regra de três, temos y = R$20.000. Para Miguel,
30.000
3
2
z
= . Donde z = R$30.000, 00
temos
45.000
3
3
Exercı́cios: criando habilidades
1.
Em um mapa cartográfico, 1 cm representam 40km. Nesse nesmo mapa quanto
presentam 12cm? Resposta: 480km
2.
Um carrro percorreu 300km em 3 horas e consumiu nesse trajeto 60 litros de gasolina.
Pergunta-se:
a) a velocidade média do carro. Resposta: 100km/h
b) o consumo médio de combustı́vel. Resposta: 0,5 litro por quilômetro percorrido.
c) Nas mesmas condições, em quanto tempo o carro percorreria 500km? Resposta: 5
horas.
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3.
4
6
Um pai deixou 300 mil reais de herança para os seus três filhos. Esse total deve ser
dividido em partes proporcionais às suas idades. André o mais novo tem 10 anos,
César o do meio tem 20 anos e Rodrigo o mais velho tem 30 anos. Quanto cada
um receberá? Resposta: André recebe R$50.000,00, César recebe R$ 100.000,00 e
Rodrigo recebe R$ 150.000,00
Grandezas Inversamente Proporcionais
Assim como as grandezas diretamente proporcionais, as grandezas inversamente proporcionais também aparecem em nosso cotidiano. Vejamos alguns exemplos:
1.
Com velocidade de 100 km/h um trem bala percorre uma determinada distância em
3 horas. Aumentando a velocidade para 150km/h ele percorrerá a mesma distância
em 2 horas.
Note, pela tabela, que aumentando a velocidade diminuı́mos o tempo de viagem.
Velocidade (km/h)
100
200
400
Tempo (h)
3
1,5
3/4
Vemos que dobrando a velocidade, percorremos o mesmo percurso na metade do
tempo. Aqui as grandezas comparadas foram velocidade e tempo. Note que a razão
entre dois valores de velocidade e a razão entre seus respectivos tempos não é a
mesma. Elas são inversas. Vejamos, tomemos os seguintes valores,
Velocidade (km/h) Tempo (h)
100
3
200
1,5
1
100
3
=2
razão= 200 = 2
razão= 1.5
Assim, temos
100
1
3
= e
= 2.
200
2 1, 5
Observe que tomando os inversos (de uma grandeza ou de outra), temos
1
3
1
1.5
=
1 1.5
1.5
1
×
=
= .
3
1
3
2
Logo, temos a proporção
100
=
200
1
3
1
1.5
1
= .
2
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2.
7
Dois operários realizam uma tarefa em 6 dias. Em quanto tempo 4 operários realizam
juntos o mesmo serviço?
Note, pela tabela, que ao aumentarmos o número de trabalhadores o tempo necessário
para realizar a tarefa diminui.
Número de operários Tempo (h)
2
6
4
3
1,5
8
Note que a razão entre duas quantidades de dias de trabalho e a razão entre os
respectivos tempo de trabalho não é a mesma. Vejamos, tomemos as seguintes
quantidades
Número de operários Tempo (h)
2
6
4
3
razão = 24 = 12
razão= 36 = 2
Assim, temos que elas são inversas.
2
1 6
= e = 2.
4
2 3
Observe que tomando os inversos (de uma grandeza ou de outra), temos
1
6
1
3
=
1 3
1
× = .
6 1
2
1
6
1
3
=
1 3
6
1
× = = .
6 1
3
2
Logo, temos a proporção
2
=
4
Dizemos que duas grandezas são inversamente propocionais quando a razão entre dois
valores quaisquer da primeira grandeza é igual ao inverso da razão entre os valores correspondentes da segunda grandeza.
Nos dois exemplos apresentados acima, as grandezas são inversamente proporcionais.
Até aqui você viu os seguintes conceitos: grandezas, razão, grandezas diretamente proporcionais, grandezas inversamente proporcionais, proporção. Revise-os e tenha certeza de
que os entendeu. Estabeleça a diferença entre o conceito de grandezas diretamente proporcionais e grandezas inversamente proporcionais,
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5
8
Exemplos: grandezas inversamente proporcionais
Já temos todos os elementos necessários para resolver problemas simples envolvendo grandezas inversamente proporcionais.
Primeiro exemplo: Com velocidade de 100 km/h um trem de alta velocidade percorre
uma determinada distância em 3 horas. Aumentando a velocidade para 150km/h, em quanto
tempo ele percorrerá a mesma distância?
Vamos denominar por x o tempo necessário para fazer o trajeto com velocidade de
150km/h.
Velocidade (km/h) Tempo (h)
100
3
x
150
Como há igualdade entre o inverso da razão entre as velociades e os valores correspondentes ao tempo, temos a seguinte proporção
x
100
= .
150
3
Resolvendo essa proporção, obtemos a equação 150x = 300. Assim, x = 2. Logo, aumentado a velocidade, o tempo gasto diminuirá para duas horas.
Segundo exemplo: Dois operários realizam um tarefa em 6 dias. Em quanto tempo 4
operários juntos realizam o mesmo serviço?
Vamos denominar por x o tempo que 4 operário levam para realizar a obra.
Número de operários Tempo
2
6
4
x
Como as grandezas são inversamente proporcionais, temos a seguinte proporção
2
x
=
4
6
Resolvendo essa equação, temos 4x = 12 e portanto x = 3. Assim, em 3 dias de trabalho,
4 operários realizam o tabalho.
Terceiro exemplo: Um pai deixou 104 mil reais de herança para os seus três filhos. Esse
total deve ser dividido em partes inversamente proporcionais às suas idades. André o mais
novo tem 2 anos, César o do meio tem 3 anos e Rodrigo o mais velho tem 4 anos. Quanto
cada um receberá?
Vamos denotar por x, a parte recebida por André; y a parte recebida por César e por z
a parte recebida por Rodrigo. Assim, tem-se x + y + z = 104.000, 00. Como a divisão deve
ser inversamente proporcional às idades, temos
x
1
2
=
y
1
3
=
z
1
4
= k,
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onde k
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é o valor comum das razões. Segue de
x
1
2
= k,
y
1
3
= k,
z
1
4
=k
que
k
k
k
, y= , z= .
2
3
4
Assim, como x + y + z = 104.000 podemos escrever
x=
k k k
+ +
= 104.000
2 3 4
6k + 4k + 3k
= 104.000
12
13k
= 104.000
12
104.000 × 12
k =
13
k = 96.000
96.000
96.000
= 48.000, 00. Para Pedro, temos y =
=
2
3
96.000
32.000, 00. Para Miguel, temos z =
= 24.000, 00.
4
Assim, temos que João receberá R$48.000,00, Pedro receberá R$32.000,00 e Miguel
R$24.000,00
Logo, para João temos x =
6
Exercı́cios: criando habilidades
1.
Em uma empresa cinco máquinas realizam um trabalho em 36 dias. Em quanto
tempo 3 máquinas juntas realizam o mesmo trabalho? Resposta: 60 dias.
2.
Um carro com velocidade de 90 km/h percorre uma distância em duas horas. Quanto
tempo leva para percorrer a mesma distância se aumentar a velocidade para 120km/h?
Resposta: 1 hora e meia.